微通道換熱器在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

微通道換熱器在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：微通道換熱器主要用于汽車空調(diào)中，其具有高效、緊湊、單位體積小等優(yōu)點(diǎn)，空調(diào)廠商也都正在加快步伐研究將微通道換熱器應(yīng)用于家用空調(diào)制冷系統(tǒng)中，以提高空調(diào)能效比。本文分析了微通道換熱器提高空調(diào)器的整機(jī)性能的可能性，分析了性能優(yōu)勢(shì)以及需要解決的問(wèn)題，以期為微通道換熱器在制冷空調(diào)領(lǐng)域更加廣泛的應(yīng)用提供參考。關(guān)鍵詞：微通道換熱器；制冷空調(diào)；應(yīng)用引言：隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，資源短缺以及環(huán)境的污染使得國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)于高耗能行業(yè)及高耗能設(shè)備都需采取措施提高效率減小能耗。將微通道換熱器應(yīng)用于空調(diào)制冷具有一定的經(jīng)濟(jì)性，符合當(dāng)前節(jié)能減排要求研究其應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義?？照{(diào)行業(yè)微通道換熱器應(yīng)用概述空調(diào)行業(yè)作為高耗能行業(yè)之一，我國(guó)為全球最大的空調(diào)制造輸出國(guó)，年產(chǎn)量占到70%以上，尤其是廣東地區(qū)，空調(diào)行業(yè)在珠三角地區(qū)作為支柱產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)量占全國(guó)50%以上。家用空調(diào)主要由四大部件組成，冷凝器做為四大部件之一對(duì)空調(diào)能效比有著重要的影響。如今市面上的家用空調(diào)蒸發(fā)器及冷凝器幾乎都是常規(guī)銅管翅片式換熱器，而微通道換熱器的傳熱性、抗腐蝕性、結(jié)構(gòu)緊湊性及成本均較一般換熱器具有明顯的優(yōu)勢(shì)，以此成為制冷空調(diào)研究熱點(diǎn)。微通道換熱器提高空調(diào)器的整機(jī)性能的可能性微通道換熱器在在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用較多，其原因主要考慮到CO2的蒸汽密度高，比熱以及容積制冷量較大，充注量較小并且具有較高操作上的壓力，從而適合開(kāi)發(fā)小管徑樣式換熱器。實(shí)施的新能耗標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)必會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)單純依靠增加換熱器的面積或使用高效零部件（如高效風(fēng)機(jī)、高效壓縮機(jī)等）已經(jīng)不能滿足空調(diào)器的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)的提高產(chǎn)品能效比的辦法也勢(shì)必會(huì)加大投入的成本，甚至造成大量不可再生能源的浪費(fèi)。微通道換熱器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、換熱器熱阻低、傳熱快、傳熱溫差小、制冷劑充注量小、可承受較高操作壓力、能耗低等特點(diǎn)，使其應(yīng)用到制冷空調(diào)系統(tǒng)中提高空調(diào)器的整機(jī)性能成為可能。與傳統(tǒng)制冷空調(diào)的性能對(duì)比3.1換熱器試驗(yàn)件實(shí)驗(yàn)所用的微通道換熱器為鋁制材料，由集箱、微通道扁管和百葉窗式翅片組成。實(shí)驗(yàn)所用原型機(jī)為格力1HP家用壁掛式空調(diào)，制冷劑為R134a，根據(jù)原管翅式冷凝器尺寸，定制了迎風(fēng)投影面積相同的微通道冷凝器，冷凝器分為4個(gè)流程。裝置及條件實(shí)驗(yàn)在5HP標(biāo)準(zhǔn)焓差實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)室分為室內(nèi)室和室外室，主要包括空氣處理機(jī)組、溫度傳感器、壓力傳感器、風(fēng)量測(cè)量裝置等，提供恒溫恒濕的測(cè)試環(huán)境。系統(tǒng)制冷劑充注量與毛細(xì)管匹配試驗(yàn)工況條件為GB/T7725-2004規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)制冷工況（室內(nèi)干濕球溫度為27/19°C，室外干濕球溫度為35/24°C）下進(jìn)行。試驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)在安裝好選定的毛細(xì)管長(zhǎng)度后，通過(guò)電子秤將一定量的制冷劑充到空調(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行試驗(yàn)，完成一個(gè)制冷量工況后改變制冷劑的充注量重復(fù)試驗(yàn)，完成一組變制冷量工況后改變毛細(xì)管長(zhǎng)度重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直到找出最大COP值，則認(rèn)為是系統(tǒng)最佳匹配，此時(shí)毛細(xì)管長(zhǎng)度以及充注量可以視為最佳匹配值。3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析通過(guò)分析本實(shí)驗(yàn)原型機(jī)系統(tǒng)和微通道冷凝器系統(tǒng)制冷量和功耗隨著制冷劑充注量和毛細(xì)管長(zhǎng)度變化情況，得知在標(biāo)準(zhǔn)工況下，兩個(gè)系統(tǒng)的功耗都隨著制冷劑充注量的增加而增加，隨著毛細(xì)管長(zhǎng)度增長(zhǎng)而增大。但在微通道系統(tǒng)中，在制冷劑充注量較低時(shí)，毛細(xì)管的變化對(duì)功耗的影響不明顯。兩個(gè)系統(tǒng)的制冷量均隨著制冷劑充注量的增加而呈先增加后減少的變化規(guī)律，從而出現(xiàn)了最大制冷量的充注量。原型機(jī)的制冷量隨著毛細(xì)管的增長(zhǎng)而增大，而微通道系統(tǒng)在低制冷劑充注量時(shí)毛細(xì)管增長(zhǎng)時(shí)制冷量變化不大。在標(biāo)準(zhǔn)工況下，原型機(jī)系統(tǒng)在制冷劑充注量為610g，毛細(xì)管長(zhǎng)為900mm時(shí)系統(tǒng)COP達(dá)到了最大值3.26，而微通道系統(tǒng)在制冷劑充注量為460g，毛細(xì)管長(zhǎng)為700mm時(shí)系統(tǒng)COP達(dá)到最大值3.39，按照匹配原則，即原型機(jī)系統(tǒng)和微通道系統(tǒng)的制冷劑充注量和毛細(xì)管長(zhǎng)度的最佳匹配值分別為610g/900mm和490g/700mm。在最佳匹配下微通道系統(tǒng)的制冷劑充注量比原型機(jī)減少了24.6%,這主要是由于相同的迎風(fēng)投影面積下，微通道管的管內(nèi)體積小，且更為緊湊，換熱更為高效。原型機(jī)系統(tǒng)的制冷量比微通道系統(tǒng)的高0.55%，耗功高4.13%，系統(tǒng)COP則微通道系統(tǒng)比原型機(jī)系統(tǒng)高出3.74%，這說(shuō)明微通道系統(tǒng)的性能優(yōu)于原型機(jī)系統(tǒng)通過(guò)焓差實(shí)驗(yàn)室，在標(biāo)準(zhǔn)工況下對(duì)兩個(gè)家用空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)匹配與性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)論：相同迎風(fēng)投影面積下，微通道冷凝器直接替換原系統(tǒng)管翅式冷凝器，在不改變其他系統(tǒng)部件情況下，新系統(tǒng)較原系統(tǒng)能節(jié)約24.6%的制冷劑充注量。原型機(jī)系統(tǒng)與微通道系統(tǒng)的最佳制冷劑充注量分別為610g和490g，最佳毛細(xì)管長(zhǎng)度分別為900mm和700mm。微通道系統(tǒng)在最佳匹配下，制冷量比原型機(jī)系統(tǒng)低0.55%，耗功比原型機(jī)系統(tǒng)低4.13%，系統(tǒng)COP比原型機(jī)系統(tǒng)高3.74，整體性能優(yōu)于原型機(jī)系統(tǒng)。應(yīng)用中需要解決的問(wèn)題由于在制冷空調(diào)中應(yīng)用微通道換熱器尚處于研究階段，所以需要注意應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問(wèn)題并嘗試解決，以便充分發(fā)揮出微通道換熱器的性能優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)技術(shù)不斷完善，擴(kuò)大應(yīng)用范圍與應(yīng)用效果。制冷劑的分配問(wèn)題在將微通道換熱器當(dāng)做蒸發(fā)器進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)各換熱管內(nèi)部制冷劑難以均勻分配的問(wèn)題，常見(jiàn)干蒸現(xiàn)象或者出現(xiàn)供液過(guò)多的情況。根據(jù)實(shí)進(jìn)一步踐研究，發(fā)現(xiàn)有很多因素會(huì)使微通道換熱器正常工作受到干擾，造成制冷劑分配不均。其中不止包括換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)上的問(wèn)題，其他比如節(jié)流管的實(shí)際尺寸、設(shè)計(jì)的位置、方向，隔板所在位置、采用的換熱扁管為何種結(jié)構(gòu)形式，空氣側(cè)氣流等也會(huì)產(chǎn)生一定影響。因此，怎樣優(yōu)化微通道蒸發(fā)器設(shè)計(jì)使制冷劑分配變得相對(duì)均勻、減少各類因素對(duì)工作狀態(tài)的影響，是當(dāng)下需要著手解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。結(jié)霜以微通道換熱器為蒸發(fā)器或者在熱泵系統(tǒng)中使用，都可能會(huì)遭遇結(jié)霜現(xiàn)象。相對(duì)銅管鋁翅片結(jié)構(gòu)的換熱器而言，使用微通道換熱器結(jié)霜可能性更大。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，使用微通道換熱器第一次出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象時(shí)結(jié)霜速度明顯比銅管鋁翅片結(jié)構(gòu)換熱器速度要高，大約為1.2倍；受結(jié)霜影響，微通道換熱器會(huì)出現(xiàn)排水不暢問(wèn)題，在多次結(jié)霜、停止使用后化霜過(guò)程后，結(jié)霜速度會(huì)進(jìn)一步上上，可提速70%，銅管鋁翅片換熱器則不會(huì)有明顯提升現(xiàn)象出現(xiàn)，所以二者在結(jié)霜速度上的差距會(huì)隨使用時(shí)間延長(zhǎng)而越發(fā)明顯。另外研究發(fā)現(xiàn)，微通道換熱器結(jié)霜更快，但是化霜時(shí)間相對(duì)銅管鋁翅片換熱器而言更長(zhǎng)。因?yàn)槲⑼ǖ罁Q熱器外表面不夠光滑且可能會(huì)出現(xiàn)排水困難，所以在表面更容易為結(jié)霜提供了條件，也就更容易結(jié)霜結(jié)束語(yǔ)綜上所述，加強(qiáng)對(duì)微通道換熱器技術(shù)應(yīng)用研究分析，對(duì)于其良好應(yīng)用效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的制冷空調(diào)系統(tǒng)中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)微通道換熱器的重視程度，并